智能调节

智能调节（精选九篇）

智能调节 篇1

制造工艺全部由数控CNC一刀成型, 精度高、互配性强, 气缸采用不锈钢304制造。

定位器主要由带显示器和按键的控制模块、电气链接模块、排气口和气源口。其需要满足的工作条件: (1) 环境温度:0~+55℃; (2) 防护等级:符合IP65/IP67, EN60529。其机械参数: (1) 尺寸:参见其产品资料; (2) 外壳材质:外部:PPS、PC、VA;内部:PA6、ABS; (3) 密封材质:NBR/EPDM。

显示器与按键的参数: (1) 设定值信号的输入抗阻:180Ωat0/4—20 mA, 分辨率12 bit;19 kΩat0—5/10 V, 分辨率12 bit; (2) 防护等级:3, 符合VDE0580; (3) 模拟位置的反馈中输出电压 (0~5/10 V) 时的最大电流:10 mA;输出电流0/4~20mA时的最大负载:560Ω; (4) 感应接近开关的电流限值:100 mA; (4) 二进制输出:电气隔离; (5) 电流限值:100mA, 输出锁定; (6) 二进制输入:电气隔离, 0~5V=log“0”, 10~30V=log“1”, 反向输入时顺序相反。

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智能调节 篇2

1智能电网节能调度功能带来的电力产业机遇

(1)对发电调控带来的机遇。对于电力企业的发电功能来说，控制发电的速度、发电量是重要的节能调度工作内容，同时节约发电能耗也是需要重点关注的工作内容。智能电网这体系的出现不仅能够实现高水平的节能调度，同时还能够以自动化、互动化的模式来实现更加智能化的电力能源有效控制。在我国对电力改革的关注度不断增加的背景下，电力企业渐渐分离为发电企业与电网调控单位两个方向，从根本上实现了厂网分离的电力管理模式，这种电力改革手段将电力产业的受利方分散化，使发电厂与电网控制分离成为一个单独的生产调节体系，智能电网的开发对于发电事业来说意义重大。通过智能电网的调控手段将能够使电力网络控制更加高效、灵活性更加，能够最大限度的满足电力节能调度工作的需要。智能电网系统对电网控制的日趋智能化，将为发电企业带来更为理想的节能调度环境，发电节能调度水平提升发电企业的自主性也更加强烈，能够拥有更大的自主控制空间，利于整个发电产业的发展;

(2)对用户用电调控带来的机遇。智能电网由于具有了更高水平的电量调节、输送控制能力，因此对用户用电来说也增加了更多的灵活性。以往在夏季出现供电压力时往往会通过定时断电的形式来实现对电网的卸压，保持日常其它时间的用电稳定性不被影响，然而这种调节手段虽然是比较有效的，但却与智能化的节能调度要求相距甚远，同时也缺乏人性化特点，即使在断电阶段用户有强烈的用电需求也无法得到满足。智能电网体系中完善的电网信息体系能够将电网的运行状态与调节操作等信息及时传达到网络上的每一位用户，这就能够使用户不仅可以接收到电网运行的信息，还能通过信息上传将自身的用电量需求及时传达给智能电网体系，实现电力的智能化调节和分配。这种互动式的调节模式就是为了实现对电力资源的最大化节约，根据每一位用户的具体用电情况调配最为合理的电力优化策略，有助于提高国民用电的稳定性与灵活性。

2智能电网节能调度互动式的实现

(1)发电企业互动式节能调度的实现。发电企业是国家节能减排要求重点管理的企业之一，由于传统的发电形式是火电发电，因此会产生非常严重的污染物排放，要达到国家对电力行业所规定的排放标准就应当从节能调度入手。智能电网的互动性对于发电企业来说就是将电网的需求量进行信息反馈，使发电企业的发电指标制定有充分的数据依据。根据智能电网中的发电指标电力企业能够有更多的自主权限，例如某个区域电网的最大负荷为 7000 万千瓦，那么这一时期内的发电量就应当以这个标准为依据来决定发电量，从而能够更加合理的规模原料的用量与发展效率，实现对能源的节约和污染物排放量的有效控制;

(2)用户互动式节能调度的实现。供电网络的稳定状态主动权集中在用户方面，所以智能电网实现节能调度的根本在于和电力用户之间的信息互动。一方面用户自身的用电量存在一定的习惯性和规律性，另一方面电网的供需状态数据也能够被终端电力用户所接收到，使用户能够根据电网的供需紧张状态进行用电量的调整，实现整个电力网络的智能化互动式节能调度。国家电网在用户用电过程中的电能浪费主要是由于电力系统负荷波动造成的，如果能够加入智能电网的互动式调节就能够平衡电力供需状态，从而使电力系统的负荷趋于稳定，实现节能调度的目的。

3用户参与互动式节能优化调节的实现条件

(1)技术条件。目前智能电网已经接近成熟的网络体系为实现与用户之间的互动式节能优化调节提供了足够的技术基础，然而要实现高效的节能优化调节完善的信息化平台是必要条件。目前已经有 AMI 技术为实现这个信息平台提供了稳定支持，在此技术前提下建立起全面的智能电网互动式信息平台，将每位用户的信息实时传达至节能调度中心，再将智能电网的调度信息发送到每位用户终端，使用户随时能够掌握电网运行状况;

(2)政策条件。参与互动式节能调度系统是用户的自愿行为，从政府方面应当对这种行为予以积极的政策性支持，必要的可运用激励手段增加用户加入智能电网信息化平台的行为，例如通过对信息化平台的有效宣传让用户提高对智能电网互动式节能优化调节给自身带来的益处，或者是直接运用电费价格给予一定补偿的经济手段增加用户加入信息化智能电网调度系统的数量。

4结语

智能调节 篇3

关键词：马铃薯储藏；温湿度环境；自动控制；农业现代化

中图分类号： TP274+.1；TP273；S126文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）09-0374-03

收稿日期：2013-12-12

基金项目：国家自然科学基金（编号：60974005）。

作者简介：尹飞凰（1975—），女，河南郑州人，硕士，讲师，研究方向为电气工程与自动控制。E-mail：yinfeihuang@126.com。我国每年播种的马铃薯面积在533.33万hm2左右，是世界上马铃薯产量最大的国家。如此巨大的马铃薯资源不可能在短时间内完成加工，所以马铃薯在加工生产前需要进行长时间的储藏[1]。目前我国大部分地区还是以传统的地下窖的方式储藏马铃薯，这种方式导致无法调节环境的温度和湿度，也不能通风换气，为储藏期间病害发生创造了条件，以至于在春季开窖的时候出现冻窖、烂窖、伤热、发芽和黑心等现象[2]。吴晓玲等研究了不同的储藏温度对马铃薯营养物质含量及酶活性的影响，结果表明，在0～4 ℃时，马铃薯的可溶性糖和还原糖含量最高，淀粉酶活性最高，有利于促进蛋白质的合成，提高蛋白质的含量[3]。另外，环境过湿易促使马铃薯块茎发芽，过干则易造成块茎失水变软皱缩，失去饱满度，湿度在85%左右可减少马铃薯萎缩失水，保持表皮保鲜[4]。为实现马铃薯的安全储藏，本研究设计了适宜马铃薯储藏的环境参数智能调节系统，采用ZigBee无线通信网络采集分布在储藏室内的温度和湿度，通过控制室内空调和风机，使储藏室内的温度控制在0～4 ℃，湿度控制在85%左右，避免了马铃薯收获后的二次损失，使马铃薯保持最大的营养价值。

1系统总体结构

为了使整个马铃薯储藏室内各个角落的温湿度控制在最佳值，必须先获取准确的环境参数，再根据当前的状态控制相应的设备进行调节。马铃薯储藏的环境参数智能调节系统主要由监控终端、环境监测节点、空调及风机控制节点组成，环境参数智能调节系统结构如图1所示。由于马铃薯存储空间相对不是太大，但是要想通过有线的形式将节点数据传到监控终端，显然布线是相当复杂的，考虑到数据的传输量不是很大，且传输距离较短，系统选择了ZigBee无线通信技术。ZigBee具有超低功耗特性，采用干电池独立供电，保证了一个节点可以连续工作1～2年。设置好参数后，各节点与监控终端组成星型拓扑网络结构，实现数据的传输[5]。

根据储藏室的空间大小和马铃薯的密度，确定监测节点的数量和摆放位置。在系统中每个监测节点具有唯一的地址识别ID，采集周围环境中的温湿度，并通过ZigBee网络发送至监控终端[6]；监控终端负责接收、处理、分析、显示和存储从各监测节点发来的数据，当马铃薯储藏室内的温度过低或过高时，通过控制空调或者风机的工作状态，使室内的温度达到最佳后停止工作。同时，为了使空调的效果快速并均匀地达到各个角落，储藏室的内空气循环风机会自动启动，整个室内的温度更加均匀，避免出现局部过热或过冷的现象；当室内的湿度过高或者过低时，通过控制换气风机的正反转，排风或者进风对室内的湿度进行调节，直到控制湿度在马铃薯的最佳保持范围。

2监控节点硬件平台

监控节点主要分环境监测节点和空调风机控制节点2种类型，共用一个硬件平台开发而成。

2.1节点硬件平台

环境参数监测节点主要由单片机控制器ATmega128L、温湿度传感器DHT11、ZigBee通信模块CC2420、8位地址选择拨码和干电池等组成；空调风机控制节点没有配备温湿度传感器DHT11，而是增加了继电器和与空调的接口模块。监控节点硬件结构如图2所示。

单片机ATmega128L主要负责协调各模块之间的工作，每个监控节点通过8位地址选择拨码开关设置独有的ID；控制器ATmega128L通過SPI接口与ZigBee通信模块CC2420连接进行数据通信，包括设置模块的工作模式、频道分配、传输速率和功率等；通过P0.1口直接与温湿度传感器DHT11连接读取温湿度数据，并通过PWM口驱动功放三极管控制继电器的开合，来控制风机的工作状态；与空调的通信采用RS232接口，实现对空调的工作模式和温度的调整控制[7]。

2.2节点软件设计

监测节点的软件开发采用C语言设计，由AVR Studio编写C语言程序，经过GCC交叉编译得到能在单片机 ATmega128L 上可运行的HEX文件[8]。程序由一个主循环函数和多个子函数组成，各子总能的执行是通过调用子函数完成的，包括ZigBee无线通信模块CC2420的配置、温度传感器DHT11的数据读取、数据打包、发送和指令的接收等。监测节点软件工作流程如图3所示。

监测节点上电后，单片机ATmega128L进行系统初始化，包括读取自身的地址ID、对单片机内部各寄存器状态、ZigBee无线通信模块CC2420的工作方式、频道分配、传输速率和功率等的配置等，然后建立与监控终端的无线网络连接，连接成功后进入循环函数，读取监控终端发来的控制和配置指令，采集周围环境的温湿度数据，再把节点的ID、采集时间和温湿度等信息打包，并发送到监控终端进行处理，最后延时N分钟再进入下次的循环[9]。

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3嵌入式监控终端平台设计

监控终端采用嵌入式处理器S3C2410平台开发而成，运行在嵌入式操作系统Linux上，并在Qt环境下为其专门设计了管理软件，负责管理各监测节点的通信状态、数据收发、处理运算、显示、存储、空调和风机的控制等。

3.1监控终端硬件平台

监控终端硬件平台主要由嵌入式处理器S3C2410、ZigBee通信模块CC2420、LCD显示屏、系统存储、声光报警模块以及电源管理单元组成。监控终端硬件平台结构如图4所示。

S3C2410处理器是基于ARM920T的32位微控制器，具有丰富的偏上资源，提供了与LCD显示屏、系统存储和按键等各种成熟的接口，完全满足系统在设计功能上的需要。

3.2软件设计

根据系统的需要对嵌入式Linux操作系统进行裁剪，并

移植到设计的平台上。利用图形用户界面工具包Qt开发了监控管理应用程序，首先是创建QApplication对象，负责图形用户界面应用程序的控制流和包含在main（）循环体中的设置，然后再对各源文件的事件进行处理和调度等操作[10]。

监控终端上电后，首先进行嵌入式处理器S3C2410和各模块的初始化，包括配置ZigBee无线通信模块CC2420、LCD控制器的工作方式和参数进行初始化；根据系统的配置搜寻各节点，并进行网络连接，发送控制参数给各节点，然后进入等待接收数据状态[11]。当收到从各节点发来的数据时，经过处理统计，再将这些数据显示在LCD显示屏上，并根据这些数据计算出控制策略。如果储藏室内的温湿度超出了预设的安全范围，则向控制节点发送控制指令调整环境参数，直到达到适宜马铃薯保存的最佳温湿度值；如果由于设备故障长时间无法调整到最佳值，则启动声光报警器，提醒管理人员采取必要的措施。同时，系统将所有的数据和操作日志存储到监控终端的存储器内，便于历史查询。

4结果与分析

马铃薯大部分的储藏时间在冬季，尤其是北方的冬季昼夜温差比较大，为了验证设计的马铃薯储藏的环境参数智能调节系统的功能和性能，在封闭的储藏室内进行了24 h的监测试验。系统配置了16个环境监测节点和2个控制节点，其中16个环境监测节点分2层，在8个方向进行部署。储藏室当天外界温度变化范围为-10～8 ℃，湿度约为35%，在监控终端上预设的控制温度范围为0.5～3.5 ℃，湿度为81.0%～890%，对储藏室内的温度和湿度每隔1 h进行平均统计和记录，结果见表1。

从表1数据可以看出，储藏室内的温度变化随外界的气温变化比较大，但始终控制在0～4 ℃的范围内；但由于储藏室相对封闭，马鈴薯的密度也比较大，再加上马铃薯的呼吸作用，会释放一些水蒸气和二氧化碳，为了对湿度进行微调，大概每天的03：00—05：00会进行自动启动风机进行排风换气，使室内的湿度一直保持在80%～90%之间。

通过试验结果表明，马铃薯储藏的环境参数智能调节系统所有监控节点工作正常，16个监测节点能够准确、实时地传回各个角落的温湿度数据；控制节点能够通过接收监控终端的指令操作空调和风机的运行，始终保持马铃薯储藏室的温度控制在0～4 ℃，湿度控制在80%～90%。

5结论

采用ZigBee无线通信技术设计的适宜马铃薯储藏的环境参数智能调节系统，避免了繁杂的布线，对储藏室内各个角落的环境参数采集更加灵活，并能够在嵌入式处理器监控终端进行集中显示和管理空调及风机的工作状态。

智能型无菌隔膜调节阀 篇4

制造工艺全部由数控CNC一刀成型,精度高、互配性强,气缸采用304不锈钢制造。

定位器主要由带显示器和按键的控制模块、电气链接模块、排气口和气源口。其需要满足的工作条件:(1)环境温度:0~+55℃;(2)防护等级:符合IP65/IP67,EN60529。其机械参数:(1)尺寸:参见其产品资料;(2)外壳材质:外部:PPS、PC、VA;内部:PA6、ABS;(3)密封材质:NBR/EPDM。

显示器与按键的参数:(1)设定值信号的输入抗阻:180Ωat 0/4~20 m A,分辨率12 bit;19 kΩat 0~5/10 V,分辨率12 bit;(2)防护等级:3,符合VDE 0580;(3)模拟位置的反馈中输出电压(0~5/10 V)时的最大电流:10 m A;输出电流0/4~20 m A时的最大负载:560Ω;(4)感应接近开关的电流限值:100 m A;(4)二进制输出:电气隔离;(5)电流限值:100 m A,输出锁定;(6)二进制输入:电气隔离,0~5 V=log“0”,10~30 V=log“1”,反向输入时顺序相反。

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基于物联网的教室灯光智能调节系统 篇5

物联网在今天得到了飞速的发展和应用, 它被视为是未来智慧城市的重要基础和关键技术。我国政府也正积极推广物联网和智慧城市的应用和发展。为了能更好地为学生提供良好的学习环境, 基于物联网的灯光智能调节系统正被逐渐地引入我国学校教室里。使用这种灯光智能调节系统, 教室内的灯光强度将有别于传统灯光设备的固定灯光强度, 而是根据当前室内教学环境对灯光的不同需求, 结合对室外光源或教室环境改变的感知, 自动地调节室内光源的强度, 以达到期望的光照条件。这一方面保护了学生的视力健康, 一方面节约了能源。这也正是我们研发该系统的根本原因。

在接下来的文章中, 我们将详细介绍基于物联网的灯光智能调节系统的基本原理、组成模块和组成结构。

2 基于物联网的教室灯光智能调节系统

2.1 基本原理

光照强度 (illumination) 的定义是单位面积上所接受可见光的光通量, 其单位为勒克斯 (Lux=lm/m2) 。当物体被光均匀照射的时候, 在1 平方米面积上所得的光通量是1 流明 (lm) 时, 该物体的照度是1 勒克斯。如果设面元d S上的光通量为, 则此面元上的照度E可以通过计算得到。对于我们所感兴趣的教室环境, 其平均照度Eav的计算公式为:

其中为光源总光通量, CU为利用系数, 一般室内取0.4, MF为维护系数, 一般取0.7~0.8, S为目标面积。例如, 室内照明场景, 5m×6m的房间, 使用3×36W的灯具12套, 则平均照度可以计算为Eav= (2500×3×12) ×0.4×0.8÷ (5×6) =960Lux, 即平均照度不足1000Lux。

因为室外的阳光或者室外的光源会透过教室的窗户为教室内提供部分的光照, 所以教室内的光照强度由两部分组成:室外光对室内的光照强度Eout和室内光源对室内的光照强度Ein。于是, 教室的平均光强又可以写成:

其中Ein可以由公式 (1) 计算得到。因为室内的光照强度需要保持在一个稳定值附近, 而室外提供的光照强度Eout会随时间、天气和环境等因素变化, 所以Ein的值也需要随之改变以使得总的光照强度Eav保持稳定。为了实现教室内灯光的智能调节, 我们引入物联网技术, 设计了这套基于物联网的教室灯光智能调节系统。

该系统主要由以下几个模块组成:室内光强感知模块、模式选择模块、红外探测模块、智能控制模块、亮度可调灯光模块、通信模块。下面的章节将逐个介绍每个模块的功能及设计。

2.2 室内光强感知模块

该模块由照度仪和通信模块构成。我们的系统初步计划采用成熟的照度仪产品, 如台湾泰仕TES-1332A照度仪。它提供接口, 可以将采集的测试结果输出到通信模块中, 再由无线通信模块传输结果到智能控制模块。

事实上, 由于灯光设备布置的问题, 以及外部光源对教室不同位置光强的影响不同, 可能造成室内的光强分布并不均匀。这就要求多个 (至少两个) 照度仪被布置在教室的不同位置, 比如黑板、教室中央、教室边缘等。所有照度仪的数据采集结果每15 分钟被传输一次到控制模块, 采集结果被记录为Eav1, Eav2, ……对于系统当前的灯光强度要求, 灯光智能调节系统能控制室内光源的强弱变化, 以使得更新后的Eav1, Eav2, ……值均保持在当前照度标准值的+/-3% 以内。

随着系统的进一步发展, 我们计划采用简单的光强传感器来代替成品的照度仪, 这样可以大大地节约系统的成本, 当然代价是光照强度的采集精度下降。然而, 只要光照强度的采集精度仍然控制在有效的范围内, 系统则依然可以正常工作。

2.3 模式选择模块

事实上, 教室里对灯光亮度的要求并不是一成不变的, 比如在使用投影仪的时候, 就需要降低室内的灯光亮度。于是我们的智能灯光调节系统专门针对教室不同的使用情形设定了不同的模式, 不同模式对光照强度的要求不一样, 而不同模式之间的切换由模式选择模块完成。

目前, 我们的系统打算使用按键控制不同模式的切换, 不同模式的按键被按下的时候, 智能控制模块的平均光强的阈值设置被更改为表1 中对应的照度标准值。在未来, 我们计划进一步开发智能编程的模块选择模块, 这样用户可以根据自己的实际需要, 添加和修改灯光模式和它们对应的照度标准值。

2.4 红外探测模块

在教室的黑板右上角设置一个红外探测传感器, 其作用是为了探测教室内有无活动。因为当教室中没有人后, 从节电的角度出发, 我们的系统需要智能地检测出教室中没有学生的状态, 并自动地关闭教室光源。当教室中没有物体移动超过15 分钟, 红外探测模块会向智能控制模块发送关闭灯光的指令。当教室中有物体移动时, 该模块会向控制模块发送开启灯光的指令。

2.5 智能控制模块

该模块是整个系统的核心模块, 因为它负责接收室内光强感知模块采集并发送过来的光强数据, 并根据当前的光强大小和目标的光强大小, 计算出室内灯光光强需要调整的方向和幅度, 然后将控制指令发送到亮度可调灯光模块以调整灯光强度。同时, 该模块要相应来自模式选择模块的模式设置指令, 根据不同的接收指令, 更新当前室内光强的阈值标准。当智能控制模块接收到来自红外探测模块的关闭灯光指令时, 它会发送控制命令到灯光模块以关闭灯光。同样, 如果控制模块收到红外探测模块开启灯光的指令, 它会根据当前的灯光状态决定是维持灯光还是开启灯光。

2.5 亮度可调灯光模块

采用市面上成熟的光强可调节LED照明模块。基本原理为根据不同的光强要求, 实现LED等两端的电压控制, 以达到调整光强的目的。亮度可调灯的基本电路如下图所示, 它是一个由单向晶闸管组成的开关式调压电路。通过调整RP的阻值可以调整电路的关断时间, 关断时间越短, 输出电流、电压越大, 因此达到调压的目的。具体的电路分析可以参考相关教材。如图1 所示。

2.6 通信模块

在我们的系统中, 通信存在于以下的模块之间, 且不同模块之间的通信方式的选择如下表所示:

2.7 系统框图

如图2 所示。

3 结论

本文主要介绍了一种基于物联网的教室灯光智能调节系统。该系统具有多功能、自动化、智能节能等特点。系统利用感知模块、通信模块、灯光调整模块和智能控制模块之间的协作实现对教室内灯光强度的自动按需调节。

摘要：为了能更好地控制教室内的灯光强度, 我们开发了基于物联网的教室灯光智能调节系统。该系统可以实现室内灯光的自动调节以保持室内平均光强的稳定, 不随室外光强和教室环境变化的影响。同时, 该系统可以根据教室的不同使用目的, 设置对应的光强需求, 以调整教室内的平均光强。此外, 该系统的红外探测模块还可以持续的监视教室内学生的活动情况, 当学生离开教室后, 系统能自动地关闭灯光以实现节能的效果。该灯光智能调节系统主要由室内光强感知模块、模式选择模块、红外探测模块、智能控制模块、可调灯光模块和通信模块组成。

关键词：物联网,智能调节系统

参考文献

[1]孙其博, 刘杰, 黎羴, 等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报, 2010, 33 (03) :1-9.

[2]巫细波, 杨再高.智慧城市理念与未来城市发展[J].城市发展研究, 2010, 17 (11) :56-60.

[3]万雄, 余达祥.大学物理[B].科学出版社, 2011.

[4]可调亮度灯的工作原理http://www.gogddq.com/html/s55/2012-05/994811.htm

交流电弧炉电极调节系统的智能控制 篇6

关键词：三相电弧炉,电极调节,模糊-神经网络,智能控制

1 引言

在冶炼行业中, 电弧炉由一台特种变压器的三相交流电供电, 三相交流电流利用三个上下移动的电极与废钢等金属短路形成电弧产生的高温来直接加热并熔化炉内金属。

电极升降自动调节系统是炼钢电弧炉的关键设备之一。国内电弧炉的电极升降调节系统的驱动对象大多采用电动机-机械传动或电气-液压传动等方式。

在电弧炉冶炼过程中, 三相交流电弧炉的电力负载是不稳定、不对称的, 特别是在熔化期, 由于电弧燃烧不稳定, 常常因穿井引起料块移动发生断弧现象, 造成负载严重不对称。在电炉运行时, 电极调节器调整不当或其它人为原因也会造成三相电流剧烈变化且不对称, 故电弧炉三相电流平衡和温度的稳定很难控制。目前, 电弧炉三相电极的调节器大多是模拟手动控制装置, 冶炼过程完全依靠工人手动调节, 电极控制不稳, 劳动强度大, 并且由于工人的经验不同, 冶炼的效果分散性很大。模拟调节器的参数一旦设定后, 冶炼过程中不易在线修改, 在冶炼的不同阶段, 控制效果很难一致, 系统容易振荡, 不能有效保证三相电流的平衡输入, 从而增加电极和电能的消耗, 导致产品质量不稳定。冶炼过程的信息也不能及时准确地记录, 因此难以优化冶炼工艺和提高管理水平[1]。电弧炉是冶炼行业的重要设备和耗能大户, 不断改进电极调节系统以提高电极升降的响应速度和定位精度、确保电极平稳调节和电弧炉三相电流的平衡, 一直以来都是冶炼行业实现节能降耗、提高产量和质量的重要手段。采用模糊-神经网络控制技术对交流电弧炉三相电流进行智能控制, 能够很好地克服模拟调节器参数设定后不易在线修改的缺点, 减少系统振荡、避免三相电流不平衡。

2 电弧炉电极调节系统组成

电弧炉电极调节系统由电弧电流和电压的信号检测回路、工控机、模糊-神经控制器、电极升降调节器及电-液驱动机构等环节组成, 电极调节控制系统如图1所示。电弧的电压和电流信号经过它们的测量回路, 分别转换成直流电压信号并与各自的给定输入进行比较, 得到的差值信号通过控制器处理后进入电极升降调节器的触发回路来控制晶闸管整流回路的电流大小和方向, 由这个电流控制伺服阀来决定执行机构的运行速度、方向及电极位移行程。通过对电极上下移动速度和位置的控制实现对电弧长度调节, 维持电弧电流和电压在某一个设定值上。

3 模糊-神经网络控制器设计

模糊控制是以模糊数学为基础的新型智能控制方法。由于它具有不依赖于对象的精确模型、鲁棒性好等特点, 模糊控制无论是在理论上还是在应用上都得到了很大的发展[2];神经网络具有学习功能, 利用神经网络技术克服模糊控制器存在自适应能力较差的问题。设计模糊-神经网络控制器的目的就是综合发挥模糊控制与神经网络控制各自的优点, 并应用于电弧炉电极调节系统, 实现在线寻优控制。

3.1 控制系统组成

电弧炉的电极模糊-神经网络控制器如图2所示。

控制器以电弧炉上每相电极电流为主控制参数, 构成电流控制回路。当某种因素 (比如炉料塌料) 引起电炉负荷改变时, 每相电极的电流亦随之改变, 模糊控制器根据电流的变化情况, 通过模糊规则控制运算, 调整电流设定值。神经网络则根据电流设定值和实际测量值的偏差E及其偏差变化率Ec, 改变调节器的输出, FNN的输出U则作为调节器的控制信号。调节电极升降速率, 使每相电极实际电流跟随设定值, 从而达到提高电极升降的响应速度和定位精度、确保三相电极平稳调节目的[3]。

3.2 模糊-神经网络控制器

图3所示给出了二输入单输出的4层模糊-神经网络控制器结构。由该控制器实现对每相电极上下移动速度、方向和位置的控制。

基于神经网络的模糊控制器是运用神经网络进行模糊推理, 模糊控制器将真实量的确定量转化为模糊矢量。本文采用的输入节点为两个, 分别表示模糊变量E和Ec, 输出节点为一个变量U, 每个变量均取7个语言变量{NB, NM, NS, 0, PS, PM, PB}, 它们分别代表{负大, 负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大}。各变量的论域都取{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6}, 据此得到的模糊规则表和输入/输出性能判决表分别如表1、表2所示。

图3中网络的 (Ⅰ) 层和 (Ⅱ) 层是模糊控制规则的前提部分, 即 (Ⅰ) 层为输入, (Ⅱ) 层为隶属度函数生成层;而 (Ⅲ) 层和 (Ⅳ) 为模糊控制规则的结论部分。FNN中各层之间输入和输出的关系可以用式 (1) ~式 (8) 来描述, 式中, I和O分别表示输入和输出;K取1或2;i, j=1, …, 7。

其中f (x) =exp (- (x-a) 2/b2)

FNN中采用误差反向传播函数, 即取FNN的实际输出y (t) 与期望输出yr (t) 之间的方差:

权值则按 (6) 式进行修正:

式 (6) 中:Δωij (t) =ωij (t) -ωij (t-1) , α为学习率常数 (0<α<1) , β为动量项因子 (0<β<1) 。隶属度函数f (x) 中的参数 (aik, bik) 修正如下:

由于式 (6) 中:

因此,

同理, 式 (7) 和 (8) 可以以同样的方法推得。

4 仿真实验研究

本文对电弧炉电极调节系统的常规PID控制和模糊-神经网络控制 (FNN) 两种控制方案, 在MATLAB环境下, 对电极自动调节系统在阶跃信号输入下进行仿真实验, 得到仿真结果如图4所示。

通过比较发现, 采用模糊-神经网络控制的电极自动调节系统比常规控制PID控制, 具有更小的超调量和调节时间, 电极调节系统的控制性能更能满足电炉生产的要求。

另外, 为进一步检验所设计的模糊-神经网络控制电极调节系统在不同冶炼时期的控制效果, 在被仿真系统控制对象上加以外作用随机信号模拟电极与废金属或金属液产生电弧时的负荷扰动两种情况, 对其在常规PID控制和模糊-神经网络控制 (FNN) 两种控制方案也进行仿真分析。

在熔化期和还原期两个不同冶炼时期的给定电极的工作电流分别为3k A和1.5k A, 得到的仿真结果分别如图5和图6所示。

通过对在两种控制策略下的熔化期电极相电流仿真曲线图5和还原期电极相电流仿真曲线图6分类比较可知, 无论是在熔化期还是还原期, 模糊-神经网络控制下的电极电流的波动都比常规PID控制时要小很多, 表明发生断弧的几率明显降低, 电弧燃烧稳定性和响应速度都得到较大改善。此外, 还原期比熔化期电极升降的次数明显减少, 电弧燃烧更稳定, 这与实际生产过程的控制效果也是相一致的。

5 结论

从以上仿真结果比较可以看出, 采用FNN控制策略时, 电弧炉电极调节系统不仅改善了系统的动态品质, 而且在出现扰动即工况条件发生变化引起电弧电流波动的情况下, 系统的寻优能力和抗干扰能力大大增强, 平稳性和响应速度得到了明显改善。

参考文献

[1]陈峻岭, 罗安, 李正国, 陈瑞诺.智能大功率电弧炉自动控制系统[J].中国有色金属学报, 2004, 12 (2) .

[2]殷杰, 刘小河, 朱海保.电弧炉电极调节系统的模糊控制[J].北京机械工业学院学报, 2004, 19 (3) .

智能调节 篇7

1 打开注册表,找到控制“安全级”的“开关”

(1) 打开注册表编辑器。

(2) 进入到注册表项HKEY_CURRENT_USERSoftwareMi-crosoftOffice11.0ExcelSecurity下。 (11.0是Office 2003的版本号。)

(3) 在该项下有一个双字节 (REG_DWORD) 类型的值项Level。值1、2、3、4分别对应 “安全性” 对话框中 的

“高”和“最高”4个级别。如图1所示。

2 编写批处理文件,将“安全性”级别设置为“低”

最初的设想是, 在打开mepaint.xls文件的同时, 能够将“安全级”设置为“ 低”。这个优先于mepaint.xls执行的批处理文件如下:

3 关闭 Excel 工作簿之前,将“安全性”设置回“高”

通过“钥匙”(“安全性”级别设置 为“低”),“打开门”(打开Excel程序), 进入到“房间”(Excel工作簿),做了我们该做的“事”(练习)。离开“房间”之前 (Work-book_Before Close), 为有效地阻止来路不明的宏病毒“趁虚而入”, 还需要“锁上门”( 将“安全性”设置回“高”)。

具体做法是:

按下Alt+F11组合键, 启动VBA编辑窗口, 在左侧代码窗口点击This Workbook, 在右侧代 码窗口中 , 选择“对象 ”为Workbook,“过程”为Before Close。由此而形成如下代码框架:

工作簿关闭之前执行的过程代码是:

或简写成如下代码:

4 批处理文件放在何处及后续封装事宜

在上面的设计中, 通常会将批处理文件与Excel文件放在同一个文件夹中, 双击批处理文件时, 会同时打开mepaint.xls这个文件。以现在学生的计算机水平, 有相当一部分学生可以轻而易举地查看批处理文件内容, 如果稍加改动, 文件的安全性无法保 障。为此 , 要借用一 个程序———Quick BFC V3.2.1.0版, 将BAT文件封装成EXE文件。Quick BFC不仅仅能成功编译BAT为EXE, 还可以向生成的EXE文件中捆绑任何文件并通过命令行调用, 前面提到的批处理文件中最后一行, 就是根据Quick BFC的这一特点而写成的。

(1) 百度一下 , 下载Quick BFC, 解压后打开。

(2) 在Quick BFC程序窗口 , 单击工具栏上的“打开”按钮, 在“打开”对话框中选择已创建好的批处理文件, 单击“打开”按钮 , 则位于工具栏下方的输入框 , 确切地讲 , 应该是“来源”选项卡下的输入框中会显示批处理 的详细代 码 ,如图2所示。

( 3) 单击“自 设资源” 选项卡 , 可以对“ 公司名称 ”、“文件说明”、“文件描述”、“版本信息 ”等多项内容进行自定义设置, 如图3所示。

(4) 在“附加文件” 选项卡下 , 选择事先准备好的“应用程序图标”, 然后将mepanit.xls添加到文件列表中, 如图4所示。

(5) “来源”选项卡、“ 自设资源”选项卡和 “附加文件”选项卡设置完毕后, 单击工具栏上的“创建”按钮, 则批处理文件与mepaint.xls两个文件完美地“融合”成一个可自定义的、有鲜明特色的可执行文件, 运行起来方便、快捷、高效。

5 结语

通过上面的实例, 可以看到, 当打开用VBA编写的课件时 , VBA的父应用 程序会检 查注册表 中“HKEY_CUR-RENT_USERSoftwareMicrosoftOffice (Office版本号 ) (VBA的父应用 程序名 ) Security”这一项 下双字节(REG_DWORD) 类型的值项Level的值 , 如果此时值为3, 则会弹出“禁止宏代码运行”的窗口, 如图5所示, 如果值为1, 则VBA代码可正常运行。依据这一运行原理 , 今后在用VBA编写相关课件时 , 加入必要的几行代码可以实现对宏安全级别的智能调节, 再辅之以Quick BFC程序, 就完全可以使基于VBA的课件正常、安全地运行, 从而更好地服务于教学。

以上操作, 在Windows 2003、XP、Office 2003环境下测试成功。

摘要：利用VBA编写的课件越来越智能化,同样,对“宏”的“安全级”的设置也应该做到智能调节,即在打开用课件时自动将“安全级”设置为“低”,关闭应用程序之前,又将“安全性”设置回“高”,对此进行了初步的分析,并给出了具有普遍意义的解决之道。

智能调节 篇8

随着大气环境日益恶化, 空间相对密闭的汽车等交通工具成为人们出行越来越多地选择。但是, 车内空间相对密闭并不能保证空气环境的安全舒适。车内外空气交换过少的情况下, 容易形成车内缺氧、一氧化碳中毒等危及乘车人健康甚至生命的危险环境, 而车内外空气交换过多的情况下, 又容易将大气空间内的悬浮细颗粒物 (如PM2.5) 、汽车尾气等臭气带入车内, 影响乘车环境的健康度和舒适度。目前车辆空气循环功能均为手动调节, 人体对空气质量的感知具有滞后性及不可靠性, 依靠乘车人自体感知来进行操控的空气循环功能必然不能满足人们日益增强的空气环境改善需求, 汽车空气环境智能调节系统的设计与开发, 实现车内空气环境的自动调节与治理, 是汽车技术完善的重要趋势。

空气流动和循环调节是目前空气治理的主要方法, 智能控制系统则是实现自动调节空气流动和循环功能的核心系统。本文使用STC12C5A60S2单片机作为智能控制系统的核心技术, 通过单片机编程和配套传感设备的系统设计, 对汽车内外空气环境的主要化学成分进行对比, 从而自动调节车内空气质量, 对改善乘车环境有着重要作用。

1、系统总体构成

本设计以单片机作为微处理器主控芯片, 通过一氧化碳传感器、氧气传感器、空气清洁度传感器测定车内外空气质量, 并进行对比, 自动调取最优的换气程度方案, 通过对空气内外循环装置、车窗和天窗的开合进行控制, 实现车内空气质量的提高。系统原理图如图1所示。

2、智能控制硬件配置和实现设计

该系统选用STC12C5A60S2单片机为微处理器, 由STC12C5A60S2负责控制, STC12C5A60S2单片机内部集成了12位的AD转换器, 从而节省了许多I/O口。一氧化碳传感器选用MQ-7传感器, 空气清洁度传感器选用了MQ-135, 氧传感器选用KE-25。系统控制电路选用了四路继电器模块为控制汽车天窗和车窗、汽车内外循环系统。LCD显示采用1602液晶芯片, LCD主要显示各个传感器收集到的数据。

2.1 系统主控制模块

本设计采用STC12C5A60S2单片机作为主控制模块, 在汽车智能空气调节系统采用空气成分传感调节方案后, 空气传感信号经STC12C5A60S2的I/O输入处理后, 用于空气内外循环装置、车窗和天窗的开启程度控制决策, 由P0口输出电机控制信号。

2.2 空气传感模块

空气传感模块对相关空气成分信号的采集是汽车智能空气调节系统的基础。本设计采用一氧化碳传感器、氧气传感器、空气清洁度传感器, 检测的空气主要成分包括一氧化碳、氧气、氨气、PM2.5等。

本系统一氧化碳传感器MQ-7气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡 (Sn O2) , 采用高低温循环检测方式, 低温检测一氧化碳, 高温清洗吸附的杂散气体, 传感器的电导率随气体浓度增加而增大, 使用电路可将电导率的变化转换为相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高, 这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体, 是一款适合多种应用的低成本传感器。

本系统臭气传感器MQ135气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡 (Sn O2) 。当传感器所处环境中存在污染气体时, 传感器的电导率随空气中污染气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ135传感器对氨气、硫化物、苯系蒸汽的灵敏度高, 对烟雾和其它有害的监测也很理想。这种传感器可检测多种有害气体, 是一款适合多种应用的低成本传感器。

本系统中氧传感器KE-25气体传感器是由铅阳极、镀金阴极及特定的酸液组成。氧分子通过不渗水的树脂薄膜进入电化学电池在金电极发生还原反应。在两电极间的电流同被测混合气中的氧气浓度成正比。输出电压信号由所接的电阻两端电压通过温度补偿后获得, 输出电压的变化就表示氧气浓度。

2.3 空气调节系统控制电路

空气调节系统控制电路是实现空气调节功能的关键。本设计的空气调节系统控制电路由天窗控制电路、汽车空气交换控制电路、汽车车窗控制电路和报警电路组成。汽车空气交换控制电路控制汽车内外循环系统, 作为车内外空气质量差别不大时的微调控制;天窗和车窗控制电路控制汽车天窗和车窗, 作为需要大幅度通风时的调节控制;报警电路作为当有毒气体浓度超过正常浓度时的警报控制。

3、智能控制软件设计

本设计的主程序为, 单片机上电后进行各类硬件的初始化, 然后对各类传感器进行信号采集, 接着对采集回来的信号用有效的算法进行滤波, 避免误操作或漏操作, 然后对计算出来的结果进行判断, 根据判断结果作出相应的响应动作。当车内一氧化碳浓度高于车外时, 执行开天窗、开车窗、开外循环操作, 并当车内一氧化碳浓度不适宜人类生存时自动报警;当车外空气清洁度低于车内时, 执行关天窗、关车窗、开内循环操作;当车内氧传感器检测到氧气低于正常值时, 执行开天窗、开车窗、开外循环操作;系统还设有手动调节开闭车窗、天窗的功能, 以避免在大雨等特殊天气中, 系统自动开启外循环时, 对车内设备造成的损害。主程序流程图如图3所示。

4、结论

本文系统设计是基于单片机和传感器原理, 以STC12C5A60S2单片机为主控芯片, 采用一氧化碳传感器、氧气传感器、空气清洁度传感器作为传感模块, 通过软件编程制作了一整套结构完整, 功能模块化, 反应较为灵敏的汽车智能空气调节系统。经过对该汽车智能空气调节系统的空气检测调节实验, 实验结果证明该系统能够很好的按照预期完成空气智能调节, 并且能够反应灵敏, 调节到位, 效果良好, 运行稳定性较好。

摘要：针对实现汽车内外空气循环及保证车内空气质量的需求, 以单片机作为微处理器主控芯片, 采用传感器测定空气主要污染物成分并控制车内外空气循环, 设计了一种汽车智能空气调节系统。该系统实现对车内外空气主要污染物参数的对比显示、控制、报警等。通过测定和对比车内外空气, 综合利用空气内外循环装置、车窗和天窗的开合控制, 自动调取最优的换气程度方案。具有操作简便、自动化程度高和价格低廉的优势, 有效提高驾乘安全性和舒适度。实验结果表明:系统运行稳定、可靠。

关键词：空气质量,单片机,调节,自动化

参考文献

[1]胡寿松主编.自动控制原理[M].北京:科学出版社.6版.2013.

[2]林立, 张俊亮.单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C[M].北京:电子工业出版社.3版.2014.

[3]李舜酩, 沈峘, 毛建国, 辛江慧, 缪小东.智能车辆发展及其关键技术研究现状[J].传感器与微系统, 2009, 28 (1) :1-9.

智能调节 篇9

调节阀位置的检测与控制, 传统方法是采用机械式的阀门位置调控装置, 其零件多、结构复杂、响应速度慢、功能简单、易发热、机械磨损严重等缺点已然无法满足现代工业现场对过程控制品质的高标准和高要求[1,2]。近年来, 随着集成芯片技术的飞速发展, 基于单片机、ARM等微控制器的智能型阀位检测装置逐渐兴起。在我国, 工业控制领域中使用的智能型阀门定位器产品以美国Fisher、德国Siemens、瑞士ABB等国外大公司的产品为主, 而国产的阀门定位器多因功能不完善, 调节精度低等原因无法进行大规模生产与应用。为振兴民族工业, 减小进口成本, 研发国产型高质量、低成本的智能型电气阀门定位器迫在眉睫。

本文研究的基于MSP430F5438单片机的阀位智能调节测控系统, 其功能完善、性能良好, 能够准确采集阀位的目标信号和真实信号并进行相应处理, 通过阀位控制算法可以保证调节阀能够快速准确地跟踪给定值信号的变化, 实现阀门的精准定位。

1 智能检测原理

阀位智能调节控制系统的控制原理简图, 如图1所示。系统单片机控制电路的中央处理单元接收外部给定的阀位设定值信号SP和位移传感器检测到的阀位反馈值信号PV, 当出现位置偏差时, 通过单片机进行内部算法处理运算, 并输出PWM电控信号到I/P电气转换单元的电磁阀。图1中所示为两个两位三通电磁阀, 可对一个单作用气缸实施控制。I/P转换单元将PWM信号转为合适的气动信号驱动执行机构气缸的阀杆上下移动, 从而控制阀门的开关状态及行程, 使其迅速动作到预定位置。

本文研究的阀位智能调节测控系统的性能要求如下:

(1) 能够接收收来自调节器的电流信号并将其转换为电压信号, 能够采集阀位的反馈电压信号。

(2) 对以上采集到的信号进行运算、整理并进行模糊化处理和判断, 实施控制算法输出一定宽度的脉冲信号控制电磁阀。

(3) 利用按键能在现场对阀门的特性参数以及阀芯的最大、最小行程等参数进行设定。

(4) 利用LCD能现场显示输入的参数以及阀门开度。

(5) 具有断电保存功能、看门狗功能、电源电压监测功能等。

2 系统硬件构成

如图2所示, 测控系统硬件构成主要包括MSP430单片机最小系统电路、电源及其监控模块、信号取样单元、位置反馈单元、模数转换、电气转换单元及其驱动电路、数字温度传感器及E2PROM电路、人机交互单元 (四输入按键和LCD模组) 等几个部分。下面将分别对各个模块进行介绍。

2.1 主控芯片

微控制器是所有运算和控制的核心, 本系统选择的是TI公司的MSP430系列单片机, 型号为MSP430F5438。该单片机是一款16位超低功耗微控制器, 具有256 KB的FLASH ROM, 16 KB的SRAM, 晶振频率最高可达25 MHz, 3个定时器, 内部自带12位ADC, 具备I2C, SPI, UART等通信接口以及JTAG调试功能, 含67个GPIO口。其丰富的自带硬件设备以及稳定可靠的性能符合本系统的设计要求。微控制器的关键任务是将阀位反馈值信号经过必要的修正后, 与阀位设定值信号进行比较得到误差制信号e, 并根据e值进行内部的算法运算最终输出一定占空比的PWM方波, 通过控制I/P转换单元电磁阀的进气或排气操作, 使阀位进行相应的调整。

2.2 电源及其监控

电源及其监控模块为整个测控系统供电, 系统外部接入24 V的直流电源, 通过DC-DC变换器或稳压器LDO转换出需要的电压, 阀位智能调节测控系统相关器件电压需求如表1所示。

由表1可知, 控制系统所需的电源电压共有三个, 24 V, 5 V和3.3 V。5 V电压的获取采用的是3 A电流输出降压开关型集成稳压芯片LM2576, 其内部包含52 kHz频率振荡器和1.23 V的基准稳压器以及功能完善的保护电路, 因此只需要很少的外围器件就可以实现高效的稳压电路。5~3.3 V电压的转换采用低压差电压调节器LM1117, 简易方便。同时为了保证系统的可靠性与抗干扰性, 需要对测控系统关键电源5 V和3.3 V电压进行监控[3], 采用的是复位阈值为2.93 V的MAX706S芯片, 其功能强大、性能可靠, 并兼具看门狗的功能, 可保证系统死机以及程序跑飞等情况发生时的可靠复位。

2.3 信号采样及处理

调节器送来的4~20 mA范围内的直流信号经过信号取样单元处理后作为阀位设定值SV, 其中的取样单元电路采用高端电流检测法将电流信号转化为ADC能接收的模拟电压信号。由位移传感器及其驱动电路构成的位置反馈单元电路检测到阀门实际位置的信号作为阀位反馈值PV, 其中位移传感器采用的是直行程自复位回弹式位移传感器。两路输入信号经过单片机内部的A/D转换器最终转变为单片机可接收的数字电压信号, 然后传递给MCU的数据处理单元进行后续处理。

2.4 电气转换单元及其驱动电路

单片机发出PWM信号, 经过I/P转换, 把电流信号通过I/P转换模块进排气, 从而转换为先导阀气压变化, 经放大推动执行机构移动, 执行机构的移动又带动位移传感器, 引起反馈信号的变化, 此信号送入微处理器与输入信号比较, 经处理后微处理器给出一个新的控制量。因此, 电气转换单元的作用就是把单片机发出的电控信号转变成气动信号, 推动执行机构阀杆的动作, 它是气动执行器的先导部分, 其实现主要依靠三种技术:喷嘴挡板技术、压电阀技术、电磁阀技术[4]。

本研究使用电磁阀作为电气转换单元的主体, 因其体形轻巧、功率微小、动作快速、使用安全, 电磁阀的工作原理是通过阀芯和阀体的相对运动使气路接通、关断或变换方向, 以实现气动执行器的启动、停止或方向变换[5]。本系统使用的是SMC公司的常闭型两位三通电磁阀, 其工作电流为I=P U=0.4 W 24 V≈17 mA, 但从MSP430单片机单个引脚输出的控制信号电流最大不超过6 mA, 因此单片机I/O端口无法直接驱动电磁阀, 故需要根据电磁阀的电气参数设计合理的电磁阀驱动电路。电路设计基本思想为:首先通过单片机的I/O口驱动光电耦合器, 再通过光电耦合器驱动三极管, 最后三极管驱动电磁阀。

2.5 其他功能模块

数字温度传感器LM75用来实时检测当前的环境温度信息, E2PROM芯片24LC641用于储存系统重要数据, 它们都采用I2C通信方式进行数据传输。LCD和按键一起提供人机交互功能[6], 显示器用于显示阀门定位器的各种状态信息, 按键用于输入各种组态数据和手动操作。

3 系统软件设计

软件设计的主要任务是数据采样处理程序、阀位控制算法程序以及人机界面监控程序的设计, 系统采用CPU进入低功耗模式后等待中断请求的方式, 中断请求主要有按键中断 (I/O中断) 和定时中断 (Timer中断) , 软件总体规划如图3所示。

系统上电复位后, 首先设置看门狗进行各模块的初始化操作, 然后根据阀门的辨识结果装载初始参数, 调用液晶显示子程序, 最后进入低功耗模式等待中断唤醒。中断类型有两种, 一是定时中断, 二是按键中断, 前者优先级更高。定时中断主要完成CPU内输入数据的采样处理以及控制算法的程序, 按键中断完成模式选择、参数配置等操作, 并通过LCD实时显示输入值、阀门开度等参数。

利用MSP430F5438自带的12位A/D转换模块ADC12中的两个通道A2, A3分别对设定值和反馈值模拟量输入进行采集。为了使采样数据更加可靠, 需要对采样的数据进行数字滤波, 常用的数字滤波有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推滤波法等。本设计采用中位值平均滤波法, 具体实现方法为连续采样12次, 将采样值存储在数组ADC_BUF[12]中, 采用冒泡法去除最大值以滤去脉冲干扰同时去除最小值以滤去小的随机干扰, 再求出余下的10次采样值的算术平均值, 即作为本次采样的返回值。

阀位智能控制算法采用常规PID与模糊控制相结合的方式, 气动调节阀是一个具有大惯性和滞后、参数不定常、易受外界干扰的非线性时变系统, 同时很难建立其精确的数学模型, 而模糊控制算法可以不需要被控对象的数学模型, 直接应用于非线性系统[7,8]。PID控制是一种广泛应用于工业控制领域的算法, 但其控制参数不能在线整定, 影响控制效果。本文将模糊控制法和常规PID控制相结合, 利用模糊规则对PID参数在线整定, 提高了阀门定位的精度[9,10]。

4 阀位智能调节测控系统功能调试

设计完成的阀位智能调节测控系统调试平台如图所示, 实验仪器包括直流稳定电源、示波器、万用表、PC机、仿真器等。

控制系统硬件包括两块电路板, 分别为主控板和接口板, 外接LCD模组和四输入键盘。系统软件开发平台为IAR Embedded Workbench, 以C语言编程, 系统的仿真调试采用北京博维电子的MSP430专用USB仿真器。

5 结语

本文研究了一种阀位智能调节测控系统, 对系统软硬件总体及各部分组成进行了详细阐述。经验证, 系统可以对调节阀阀位进行有效的控制, 通过软件算法能够实现数据的采样处理, 参数的自整定, 并在LCD上实时显示当前的控制状态。该系统成本低、可靠性好、操作灵活、功能多样, 在工业控制领域应用广泛。

注:本文通讯作者为董全林。

参考文献

[1]侯志林.过程控制与自动化仪表[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]王耀南.智能控制系统[M].2版.长沙:湖南大学出版社, 2006.

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[9]刘军, 冯艳君, 王靖震, 等.智能阀门定位器阀位自适应控制算法研究[J].仪表技术与传感器, 2012 (12) :151-152.